## THE EFFECT OF PORPHYROMONAS GINGIVALIS INFECTION ON MENOPAUSE TO THE MECHANICAL STRENGTH OF THE MANDIBLE AND FEMUR
Agustin Wulan Suci Dharmayanti*, Roedy Budirahardjo**, Bangun Febrianto***

## ABSTRACT
Background: Menopause  is  physiological  condition  signed  estrogen deficiency.  Porphyromonas  gingivalis  (Pg),  Gram-negative  bacteria,  and  the products might induce estrogen deficiency. Estrogen is a sex steroid hormone played an essential role in bone remodeling. The purpose of this study was to determine the effect of Pg infection to menopause on the mechanical strength of the mandible and the femur. Following this study, we suggested that there were efforts to improve the health of oral, reproductive, and bones, particularly improving women's quality of life. This study was an experimental laboratory by post-test only control group design.
Method: This study used female Wistar rats ( Rattus norvegicus ) divided into four groups. The groups were the control group (K),  ovariectomy (OVX),  Pg- induced  (PG),  and  Pg-induced  ovariectomy  (OPG).  OVX  indicated  ovarian dysfunction due to physiological processes. PG indicated experimental animals infected with Pg bacteria which was suspected of causing ovarian dysfunction. OPG indicated that experimental animals infected with Pg bacteria were in a state of menopause. A three-point bending test analyzed bone strength. Result: The  results  showed  that  the  average  mechanical  strength  of  the mandibular bone in the control group and the treatment group had a significant difference  (p<0.05),  but  there  was  no  significant  difference  between  the strength  of  the  femur  bone  between  the  control  group  and  the  PG  group (p>0.05).
Conclusion: Pg  infection  in  menopause  triggered  a  decrease  in  the mechanical strength of bones, especially the mandibular bone.

## PENDAHULUAN
Menopause  merupakan  proses  fisiologis yang terjadi pada  wanita dan ditandai berakhirnya siklus  menstruasi  secara.  Menopause  pada umumnya  terjadi  pada  wanita  usia  45-55  tahun, akan tetapi bisa terjadi lebih awal (sebelum usia 45 tahun) disebut early menopause . Early menopause disebabkan  oleh  banyak  faktor,  salah  satunya adalah  infeksi  bakteri  Gram  negatif.  Beberapa penelitian menyebutkan bahwa infeksi bakteri gram negatif Escheceria coli dan produknya (endotoxin) dapat memicu terjadinya disfungsi ovarium. E. coli dan lipopolysaccharide (LPS  )memicu  produksi
sitokin  proinflamatori,  yaitu Tumor  Necrotic  Factor alpha (TNF- α).  Sitokin  ini  akan  menyebabkan penurunan produksi dan aktivitas hormon estrogen. 1 –4
LPS merupakan endotoksin yang disekresikan  oleh  bakteri  Gram  negatif,  termasuk periodontal  pathogen.  Walaupun  LPS  tiap  bakteri anaerob  mempunyai  kekuatan  virulensi  yang berbeda, akan tetapi respon terhadap LPS sebagai Pathogen-Associated  Molecular  Patterns (PAMPs) terhadap Pattern recognition  receptor (PRR)  host adalah sama. Pg merupakan salah satu periodontal pathogen yang menjadi penyebab utama
*Departemen Biomedik, Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Jember
**Departemen Ilmu Kedokteran Gigi Anak, Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Jember, Jember *** Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Jember, Jember
Correspondence: agustinwulan.fkg@unej.ac.id

## Keywords:
Mechanical strength; Ovariectomy; Ovarian dysfunction;
Porphyromonas gingivalis
periodontitis  kronis.  Pg  dan  produknya  dapat menyebabkan  kerusakan  kolagen  dan  merusak endotelial barrier. 5,6 Kerusakan ini diduga mengakibatkan  Pg  mudah  penetrasi  ke  jaringan lain,  endotoksemia , dan  memicu  gangguan sistemik, salah satu ke alat reproduksi wanita. Akan tetapi,  pengaruh  Pg  terhadap  perubahan  hormon seksual  dan  disfungsi  ovarium  ini  masih  belum jelas.
Penelitian sebelumnya  menunjukkan bahwa terjadinya peningkatan keparahan penyakit periodontal  seiring  dengan  fase  menopause. Defisiensi hormon estrogen pada wanita menopause  diduga  dapat  meningkatkan  resiko periodontitis. Defisiensi estrogen memicu inflamasi dan  kehilangan  tulang. 7 Estrogen  merupakan hormon seks steroid yang memegang peran sangat penting dalam proses remodeling tulang, mempengaruhi  aktivitas  sel  osteoblas  maupun osteoklas,  termasuk  menjaga  keseimbangan  kerja dari kedua sel tersebut melalui pengaturan produksi faktor parakrin-parakrin utamanya oleh sel osteoblas.  Estrogen  dapat  mempengaruhi  proses diferensiasi,  aktivasi  dan  apoptosis  sel  tulang. Estrogen  memiliki  reseptor  di  berbagai  jaringan tubuh . Salah  satu  reseptor  dari  estrogen  terdapat pada  jaringan  periodontal  dan  tulang,  apabila terjadi defisiensi estrogen maka proses remodeling tulang  baik  mandibula  dan  femur  kemungkinan terganggu. Gangguan remodeling tulang menyebabkan  perubahan  mikroporositas  tulang yang mempengaruhi dari sifat mekanis tulang. 8
Penelitian  ini  menggunakan  hewan  coba yang  dilakukan  ovariektomi  yang  diinduksi  oleh bakteri  Pg  sebagai  hewan  menopause  yang mengalami  periodontitis.  Beberapa  penelitian menunjukkan ovariektomi  merupakan  hewan menopause  fisiologis,  dimana  perubahan  hormon estrogen  terutama  pada  minggu  ke-4  post ovariektomi. Perubahan hormonal ini diikuti dengan
perubahan sitokin proinflamatori yang menyebabkan  resorpsi  tulang. 8,9 Beberapa penelitian  juga  menyebutkan  bahwa  ovariektomi dapat  menurunkan  fraksi  volume  tulang  tibia sebanyak  4,9%  dan  kepadatan  tulang  tibia mengalami penurunan sebanyak 82% dan menurunkan fraksi area tulang mandibula. Sampai saat  ini  pengaruh  disfungsi  ovarium  akibat ovariektomi  dan  induksi  Pg  terhadap  kekuatan biomekanis  tulang  mandibula  dan  femur  masih belum dilakukan. 8,10,11 Penelitian  ini  menggunakan tulang  mandibula  dan  femur  oleh  karena  kedua tulang  ini  mudah  terjadi  osteoporosis  dan mengalami  fraktur.  Selain  itu,  kedua  tulang  ini mempunyai  kekompakan  yang  sama,  walaupun beban atau kekuatan yang mengenaik kedua tulang ini  berbeda.  Tujuan  penelitian  adalah  untuk mengetahui  pengaruh  disfungsi  ovarium  akibat infeksi  Pg  s  terhadap  kekuatan  mekanis  tulang mandibula  dan  femur.  Dengan  mengetahui pengaruh  infeksi  Pg,  diharapkan  terdapat  upaya peningkatan  kesehatan  jaringan  periodontal,  alat reproduksi  dan  tulang,  sehingga  meningkatkan kualitas hidup wanita.

## METODE PENELITIAN
Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental laboratoris dengan the post-test only control  group  design .  Populasi  penelitian  yang digunakan  adalah  tikus  wistar  ( Rattus  norvegicus ) betina  yang  dibagi  menjadi  empat  kelompok perlakuan  yaitu  tanpa  perlakuan  (K),  ovariektomi (OVX), induksi Pg (PG) dan ovariektomi-induksi Pg (OPG). OVX merupakan kelompok hewan ovariektomi  karena  proses  menopause  fisiologis. PG  merupakan  kelompok  hewan  yang  diberi perlakuan  dengan  induksi  Pg.  OPG  merupakan kelompok  hewan  yang  diberi  perlakuan  dengan induksi Pg dalam keadaan menopause.
Penelitian ini telah mendapatkan persetujuan dari  Komite  Penelitian  dan  Kesehatan  Kedokteran Gigi,  Universitas  Gajah  Mada  dengan  No. 001124/KKEP/FKG-UGM/EC/2017.  Hewan  coba ditempatkan di ruangan dengan suhu yang konstan dan kelembaban yang terjaga dalam siklus 12 jam siang  dan  12  jam  malam,  dengan  bebas  akses kemakanan  dan  air  ( diet  and  water  ad  libitum ).
Hewan  coba  akan  diadaptasikan  selama  satu minggu.

## Persiapan Suspensi Pg
Pertama  dilakukan  pembuatan  media  kultur bakteri  Pg  yaitu  dengan  BHI-A  yang  diperkaya hemin  dan  vitamin  K.  Dalam  pembuatan  media kultur  dibutuhkan  hemin  solution  sebanyak  50  μl, vitamin  K  10μl,  ekstrak  yeast  500  μl,  dan  BHI-A sebanyak  3,7gram  dalam  100  ml  akuades  steril yang  dicampur  pada  tabung  erlemeyer  kemudian dihomogenkan. Selanjutnya, tabung ditutup menggunakan kapas dan disterilkan pada autoclave  dengan  suhu  121 0 C  selama  15  menit. Media tersebut dibagi empat, masing-masing 25 ml lalu  dimasukkan ke dalam petridish tidak bersekat lalu  ditunggu  sampai  padat.  Satu  ose  bakteri  Pg jenis ATCC 33277 murni diinokulasi pada masing- masing petridish kemudian diinkubasi selama 2x24 jam. Sebelumnya dilakukan pembuatan media cair sebanyak  10  ml,  yaitu  dari  0,37  gram  BHI- B,  1  μl vitamin  K,  5  μl  hemin  serta  50  μl  ekstrak  yeast. Selanjutnya dilakukan pembuatan suspensi bakteri Pg. Pada media cair diberi satu ose bakteri Pg yang berasal  dari  pembiakan  di  media  agar  BHI-A. Suspensi bakteri Pg yang didapat lalu dimasukkan desiccator  dan  diinkubasi  selama  2x24  jam. Setelah  diinkubasi,  suspensi  bakteri  Pg  diukur konsentrasinya  hingga  didapatkan  12  x  109 CFU/ml.  Selanjutnya  dibuatkan  preparat  dengan pengecatan gram untuk menentukan bakteri dalam keadaan baik dan tidak terkontaminasi 12 .

## Prosedur Bedah (Ovariektomi)
Prosedur  Bedah  dilakukan  di  lab  fisiologi,
Kedokteran Gigi, Universitas Jember yang difasilitasi  dengan  sinar  UV  sebagai  pencegahan penularan  bakteri  pada  manusia.  Kelompok  OVX dan  OPG  dianastesi  menggunakan  ketamine/ xylazine (80/10 mg/kgBB) intramuskular. Bulu pada bagian  abdomen  dicukur  sampai  bersih.  Area bedah  dibersihkan  menggunakan  ethanol.  Insisi melintang  dilakukan  pada  dorsal  hewan  coba (punggung)  kanan  dan  kiri  sebesar  0.4-0.6  cm dibuat menggunakan surgical scalpel blade no 11. Setelah kavitas terbuka, jaringan adiposa diangkat sampai  tabung  uterine  kanan  dan  ovarium  yang dikelilingi oleh lemak terlihat. Prosedur yang sama diulangi  untuk  ovarium  sebelah  kiri.  Ovarium diangkat  dari  lubang  insisi  perlahan  untuk mencegah  ada  agar  tidak  ada  yang  tertinggal sehingga dapat berfungsi normal lagi. o varium dan ujung  uterine  berhasil  teridentifikasi,  dilakukan penjahitan  ovarium  dengan  benang  sutra  di  area sebelah  distal  dari  ujung  uterine,  setelah  itu dipotong.  Ujung  uterine  dikembalikan  ke  kavitas setelah pengambilan ovarium. Luka ditutup pada 2 lapisan (otot dan kulit) menggunakan benang steril. Kemudian  dilakukan  penjahitan  dan  setelah  itu diulas dengan providone iodine sebagai desinfektan dan diberi antibiotik. 13

## Induksi Pg dan Ovariektomi-Induksi Pg
Injeksi Pg dilakukan di laboratorium fisiologi, Kedokteran Gigi, Universitas Jember yang difasilitasi  dengan  sinar  UV  sebagai  pencegahan penularan  bakteri  pada  manusia.  Prosedur ini bertujuan  untuk  mendapatkan  infeksi  Pg  yang menyebabkan  disfungsi  ovarium.  Sebelum  Pg diinjeksikan,  semua  tikus  kelompok  PG  dan  OPG diberi antibiotik untuk menekan jumlah flora normal rongga mulut, tikus. Antibiotik yang digunakan yaitu kanamycin  20mg/hari  dan  ampicillin  20mg/  hari selama  4  hari. Induksi eksperimental  periodontitis
dilakukan dengan menginjeksikan 0.05 ml suspensi Pg  dengan  konsentrasi  2x109  sel/ml  yang dilarutkan  dalam  saline  pada  bagian  distopalatal dan  distobucal  sulkus  gingiva  dari  molar  pertama maksila.  Injeksi  diulang    setiap  3  hari  selama  19 hari.  Untuk  OPG,  injeksi  Pg  diberikan  2  minggu setelah  prosedur  bedah  ovariektomi  setiap  3  hari sekali  selama  19  hari.Injeksi  Pg  dilakukan  selama 19 hari, karena waktu tersebut sudah menunjukkan adanya tanda-tanda periodontitis baik secara klinis maupun radiografis. 12,13
Euthanasia
dan
Pengambilan
Sampel
Mandibula dan Femur.
Eutanasia dilakukan pada hari ke-28 sejak awal penelitian dimulai kelompok kontrol; pada hari ke-28  setelah  ovariektomi  untuk  kelompok  OVX; dan 24 jam setelah induksi Pg untuk kelompok PG dan  OPG.  Rentang  waktu  24  jam  dilakukan  untuk memberikan  waktu  efek  injeksi  Pg.  Euthanasia dilakukan  dengan  cara  memberikan  ketamin overdose  yaitu  4  kali  dosis  80-100  mg/kg. Mandibula  dan  femur  hewan  coba  diambil  dan dicuci dengan 2M PBS. Kemudian dikeringkan dan disimpan  pada  buffer  formalin  10%  pada  suhu ruang.

## Pengujian Kekuatan Mekanis
Pengujian ini menggunakan tiga titik penekanan  ( three-point  bending) ,  mandibula  dan femur dikenai beban pada satu titik yaitu tepat pada bagian tengah (½ L) (gambar 1).  Pada  metode ini material  harus  tepat  berada  di  ½  L,  agar mendapatkan  momen  maksimum  karena  saat mecari  σ  dibutuhkan  momen  maksimum  tersebut Sebagaimana perilaku bahan terhadap pembebanan,  semua  bahan  akan  mengalami perubahan bentuk (deformasi) secara bertahap dari elastis menjadi plastis hingga akhirnya mengalami kerusakan  (patah).  Dalam  proses  pembebanan lengkung  dimana  dua  gaya  bekerja  dengan  jarak tertentu  (½L)  serta  arah  yang  berlawanan  bekerja
secara beramaan, maka m omen lengkung itu akan bekerja  dan  ditahan  oleh  sumbu  tulang  tersebut atau sebagai momen tahanan lengkung.
Pengukuran  tegangan  pada  spesimen  uji  dapat dapat dilakukan perhitungan dengan rumus. 14 Hasil pengukuran  kemudian  dianalisis  menggunakan analisis One  Way  Anova (Anova)  dan  dilanjutkan dengan uji Least Significant Different (LSD).
A

## B
Gambar 1. Skema titik pembebanan pada saat uji three point bending
(A, tulang mandibula; B, tulang femur; titik merah adalah titik pembebanan)
Parameter yang diukur adalah sebagai berikut:
1.  Ketebalan  tulang  menggunakan  micrometer (mm)
2.  Kekakuan tulang menggunakan rumus sebagai berikut

## 𝑆 = 𝐹 𝐷
Keterangan :
F = Force/ gaya (N) sebesar 30-35N
S = Stiffness/ kekakuan (N/mm)
D = defleksi (mm)
3.  Modulus  elastisitas  dengan  rumus  sebagai berikut:
𝐸 = 𝑃𝐿 3 4 𝐸𝑏ℎ 3
Keterangan:
E = Modulus elastisitas (N/m2 )
P = Gaya (N) sebesar 30-35N L  =  Panjang  batang  antara  dua  tumpuan  (mm) yaitu 20 mm E = nilai defleksi (mm)
b = Lebar sampel (mcm) h = Tebal sampel (mm)

## HASIL PENELITIAN
Kekuatan  mekanis  tulang  merupakan  sifat fisik tulang dalam menahan beban yang mengenainya. Kekuatan mekanis tulang mandibula dan  femur  pada  penelitian  menunjukkan  daya lentur  atau  modulus  elastisitas,  kekakuan  dan ketebalan  tulang.  Hasil  penelitian  menunjukkan bahwa rata-rata kekuatan mekanis tulang baik pada mandibula  dan  femur  antar  kelompok  mempunyai perbedaan  yang  signifikan  (P<0.05).  Rata-rata kekuatan mekanis tulang mandibula pada kelompok  kontrol  mempunyai  kekuatan  mekanis tulang  mandibula  tertinggi  dimana  modulus elastisitas yaitu 82.74 MPa, kekakuan 30.18 N/mm dan  ketebalan  2.95  mm.  Sedangkan  kelompok OPG  mempunyai  rata-rata  kekuatan  mekanis terendah  yaitu  modulus  elastisitas  sebesar  45.16 MPa, kekakuan 14.7 N/mm dan ketebalan 2.3 mm. Sedangkan  kelompok  OVX  dan  PG  mempunyai nilai  kekuatan  mekanis  yang  hampir  sama, walaupun    kelompok  OVX  mempunyai  kekuatan mekanis lebih tinggi dibanding kelompok PG (Tabel 1).
Rata-rata  kekuatan  mekanis  tulang  femur hampir  sama  dengan  sifat  mekanis  tulang mandibula,  dimana  kelompok  kontrol  mempunyai kekuatan  mekanis  tertinggi,  sedangkan  kelompok OPG  mempunyai  kekuatan  mekanis  terendah.
Akan  tetapi,  kelompok  OVX  mempunyai  nilai kekuatan mekanis lebih rendah dibanding kelompok PG (Tabel 1).
Gambar  2  menunjukkan  bahwa  gambaran histogram  kekuatan  mekanis  tulang  mandibula mempunyai pola kecendrungan yang sama, kecuali pada  ketebalan.    Pada  modulus  elastisitas  dan kekakuan  kelompok  kontrol  dan  OPG  mempunyai perbedaan  rata-rata  yang  bermakna      antar kelompok  perlakuan  (p<0.05).  Akan  tetapi,  pada kelompok  OVX  dan  PG  hanya  mempunyai perbedaan  rata-rata  modulus  elastisitas  dan kekakuan  dengan  kelompok  kontrol    dan    OPG (p<0.05). Sedangkan antar kelompok OVX dan PG tidak  mempunyai  perbedaan  rata-rata  modulus elastisitas  dan  kekakuan  yang  signifikan  (p>0.05). Pada ketebalan tulang mandibula, hanya kelompok kontrol  yang  mempunyai  perbedaan  rata-rata dengan  kelompok  yang  lain  yaitu  OVX,  PG,  dan OPG  (p<0.05),  sedangkan  antar  kelompok  OVX, PG dan OPG tidak mempunyai perbedaan rata-rata ketebalan  tulang  mandibula  yang  signifikan (p>0.05).
Gambar 3 menunjukkan gambaran histogram  perbedaan  rata-rata  kekuatan  mekanis tulang  femur  antar  kelompok  perlakuan.    Berbeda dengan tulang mandibula, tidak terdapat perbedaan yang  bermakna  kekuatan  mekanis  tulang  femur antar  kelompok  kontrol  dengan  kelompok  OPG, dan  antar  kelompok  OVX  dengan  PG  (p>0.05). Sedangkan  antar  kelompok  kontrol  dan  OPG dengan kelompok OVX dan PG terdapat perbedaan rata-rata  kekuatan  mekanis  yang  signifikan (p<0.05).
Table 1. Kekuatan mekanis tulang mandibula dan femur model disfungsi ovarium akibat infeksi Porphyromonas gingivalis Kekuatan Mekanis Kelompok K OVX PG OPG Nilai p Tulang mandibula Modulus elastisitas (MPa) 82,74±12,93 51,4±1,54 50,93±7,12 45,16±2,92 0,009* Kekakuan (N/m) 30,18±7,99 21,24±5,16 18,56±3,4 14,7±2,65 0,005* Ketebalan (mm) 2,95±0,07 2,49±0,06 2,33±0,25 2,3±0,09 0,045* Tulang femur Modulus elastisitas (MPa) 216,73±52,94 161,23±38,16 202,12±38,4 157,32±21,78 0,031* Kekakuan (N/m) 45,18±7,99 38,24±3,16 42,56±8,4 37,7±2,65 0,041* Ketebalan (mm) 7,75±1,07 5,49±0,06 7,33±0,85 5,3±0,79 0,039*
Keterangan:Tabel  menunjukkan  nilai  rata-rata  dan  simpangan  baku  yang  dianalisis  denganuji  Anova  (p<0.05);  *,  terdapat  perbedaan bermakna  antar  kelompok  perlakuan;  K,  kelompok  control;  OVX,  kelompok  ovariektomi;  PG,  kelompok  induksi  Pg;  OPG  kelompok ovariektomi dan induksi Pg
Gambar 2. Kekuatan mekanis tulang mandibula Model Disfungsi Ovarium Akibat Infeksi Porphyromonas gingivalis
Diagram menunjukkan nilai rata-rata dan standard error; Data dianalisis dengan menggunakan multiple comparison analysis (Least Significant Difference) (p<0,05); *, terdapat perbedaan bermakna antar kelompok di semua kelompok perlakuan; #, terdapat perbedaan bermakna dengan kelompok control dan OPG; ¶, terdapat perbedaan bermakna dengan kelompok control; K, kelompok control; OVX, kelompok ovariektomi; PG, kelompok induksi Pg; OPG kelompok ovariektomi dan induksi Pg
Gambar 3. Kekuatan Mekanis Tulang Femur Model Disfungsi Ovarium Akibat Infeksi Porphyromonas gingivalis
Diagram menunjukkan nilai rata-rata dan standard error; Data dianalisis dengan menggunakan multiple comparison analysis (Least Significant Difference) (p<0.05); §, terdapat perbedaan bermakna dengan kelompok OVX dan OPG; ƪ, terdapat perbedaan bermakna dengan kelompok control dan PG; K, kelompok control; OVX, kelompok ovariektomi; PG,
kelompok induksi Pg; OPG kelompok ovariektomi dan induksi Pg

## DISKUSI
Pengujian  sifat  atau  kekuatan  mekanis dengan uji penekanan tiga titik merupakan analisis terhadap  suatu  material  dalam  merespon  beban
dari  luar  berupa  perubahan  deformitas.  Hasil pengujian ini berupa nilai defleksi yang dikonversikan dengan rumus menjadi nilai modulus
* # # * 0 20 40 60 80 100 K ovx pg opg Mod u lus E las tis itas (M Pa) Kelompok * # # * 0 5 10 15 20 25 30 35 K ovx pg opg Ke ka ku an (N /m m ) Kelompok * ¶ ¶ ¶ 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 K ovx pg opg Ke teb ala n (mm ) Kelompok § ƪ § ƪ 0 50 100 150 200 250 K ovx pg opg M o d u lu s El a s ti s ita s (M Pa ) Kelompok § ƪ § ƪ 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 K ovx pg opg Ke k a k u a n (N/m m ) Kelompok § ƪ § ƪ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 K ovx pg opg Ke te b a la n (m m ) Kelompok
elastisitas  dan  kekakuan.  Ketebalan  merupakan nilai yang harus dimasukan dalam pengkonversian tersebut.
Secara umum, hasil penelitian ini menunjukkan  terdapat  perbedaan  yang  bermakna pada rata-rata kekuatan mekanis tulang mandibula pada  kelompok  kontrol  dan  kelompok  perlakuan (p<0.05),  dimana  kelompok  kontrol  mempunyai rata-rata kekuatan mekanis tulang mandibula lebih tinggi  dibanding  kelompok  perlakuan.  Hal  ini kemungkinan disebabkan keadaan disfungsi ovarium  dan  induksi  bakteri  mempengaruhi densitas  tulang.  Perubahan  densitas  tulang  akan menyebabkan perubahan porositas dan kerapatan tulang mandibula, sehingga tulang mudah mengalami deformitas pada saat menerima beban dan  mudah  untuk  fraktur.  Beberapa  penelitian menyebutkan bahwa disfungsi ovarium baik secara fisiologis maupun patologis menyebabkan penurunan bone  mineral density (BMD) . Penurunan  BMD  ini  akan  berdampak  pada perubahan sifat biomekanis tulang dan penurunan sifat fisik tulang. Keadaan ini dihubungkan dengan adanya  defisiensi  estrogen.  Estrogen  pada  tulang sangat berperan pada proses remodeling. 15 –17
Walaupun  kelompok  kontrol  mempunyai kekuatan  mekanis  yang  lebih  tinggi  dibanding kelompok yang lain baik pada tulang mandibula dan femur,  pada  kekuatan  mekanis  tulang  femur kelompok kontrol tidak mempunyai perbedaan yang bemakna dengan kelompok Pg. Hal ini kemungkinan  disebabkan  induksi  Pg  selama  19 hari  tidak  mempengaruhi  aktivitas  sel-sel  tulang secara sistemik. Induksi Pg dilakukan secara lokal (dengan  injeksi  di  jaringan  periodontal),  sehingga lebih cepat merangsang sel-sel tulang di mandibula.  Sedangkan  kelompok  OVX  dan  OPG mempunyai  perbedaan  yang  bermakna  dengan kelompok  kontrol,  oleh  karena  kedua  kelompok tersebut  mengalami  defisiensi  estrogen  akibat
pengambilan organ ovarium. Keadaan ini kemungkinan  menyebabkan  ketidakseimbangan proses  remodeling  tulang  dengan  menstimulasi aktivasi  sel-sel  tulang  secara  sistemik,  terutama osteoklas.  Selain  itu,  induksi  Pg  pada  ovariektomi akan  meningkatkan defisiensi  estrogen.  Penelitian Li dkk (2011) dan Zhang dkk (2014) menunjukkan bahwa penurunan kadar estrogen akibat ovariektomi  mengaktivasi  osteoklastogenesis  dan menurunkan osteoblastogenesis, sehingga memicu pengeroposan  tulang  baik  di  tulang  kompak maupun  cancellous. 18,19 Lee  dkk  (2020)  juga menunjukkan  bahwa  induksi  bakteri  pada  model tikus  ovariektomi  dan  sham  dapat  meningkatkan progesifitas  keradangan  dan  kemungkinan  akan memperparah  defisiensi  estrogen  yang  berimbas pada penurunan densitas tulang. 20
Pada  perhitungan  modulus  elastisitas,  hasil penelitian menunjukkan kelompok kontrol mempunyai  rata-rata  yang  lebih  tinggi  dibanding kelompok perlakuan (p<0.05). Hal ini menunjukkan semakin sedikit deformasi bentuk yang dialami oleh tulang  mandibula  dan  femur  pada  kelompok kontrol.  Hal  ini  kemungkinan  defisiensi  estrogen pada kelompok disfungsi ovarium baik ovariektomi dan  induksi  Pg  mempengaruhi  elastisitas  tulang mandibula  dan  femur.  Semakin  rendah  modulus elatisitas,  maka  semakin  besar  regangan  elastis. Pada  saat  diberi  beban,  benda  yang  mempunyai modulus elastisitas rendah akan mudah mengalami deformasi  bentuk  dan  besar  kemungkinan  terjadi microcracking (patah).  Osterhoff  dkk  menyatakan bahwa  proses aging atau  faktor-faktor  lain  yang menyebabkan defisiensi
estrogen akan
mempengaruhi elastisitas tulang, dimana kemampuan  untuk  resistensi  terhadap  deformasi dan mengabsorbsi energi berkurang, yang akhirnya meningkatkan fragilitas dan mudah patah. 21
Pada perhitungan kekakuan tulang mandibula, hasil penelitian menunjukkan nilai rata-
rata  kekakuan  tulang  mandibula  yang  sinergis dengan  nilai  rata-rata  modulus  elastisitas,  dimana kelompok  kontrol  lebih  kaku  dibanding  kelompok perlakuan  (p<0.05).  Hal  ini  menunjukkan  bahwa tulang mandibula dan femur pada kelompok kontrol lebih rigid dibanding kelompok perlakuan. Penurunan rigiditas tulang pada kelompok perlakuan
kemungkinan disebabkan oleh ketidakseimbangan remodeling tulang dan gangguan  mineralisasi  tulang  akibat  defisiensi estrogen.  Keseimbangan  remodeling  tulang  dan peningkatan mineralisasi tulang akan meningkatkan  rigiditas  dan  kekakuan  tulang. Keseimbangan  remodeling  tulang  ini  dapat dipengaruhi oleh faktor sistemik, seperti perubahan hormonal estrogen. 22
Hasil  penelitian  juga  menunjukkan  tulang mandibula dan femur kelompok kontrol lebih  tebal dibanding  kelompok  perlakuan  (p<0.05).  Hal  ini kemungkinan  disfungsi  ovarium  menyebabkan perubahan  hormonal  yang  berdampak  pada perubahan mikrostruktur tulang. Perubahan mikrostruktur  tulang  ini  kemungkinan  berupa peningkatan  porositas  dan  penipisan  tulang kortikal.  Hasil  penelitian  Stein  dkk  (2014) menunjukkan  wanita  menopause  yang  tidak mendapatkan terapi pengganti hormon mempunyai tulang  kortikal  yang  lebih  tipis  dan  berporus daripada  wanita  menopause  yang  mendapatkan terapi  pengganti  hormon. 23 Terapi  pengganti hormon  ini  berfungsi  untuk  membantu  regulasi hormon  estrogen  dalam  proses  remodeling tulang. 16,23,24
Pada  kelompok  OVX,  kekuatan  mekanis tulang  mempunyai  nilai  yang  lebih  rendah  dari kelompok  kontrol.  Tindakan  ovariektomi  yang dilakuan pada kelompok merupakan suatu pemodelan  kondisi  tubuh  wanita  yang  mengalami defisiensi  estrogen  pasca  menopause.  Ovarium merupakan  organ  utama  penghasil  estrogen.
Proses  ovariektomi  dapat  menurunkan  kadar hormon  estrogen,  sehingga  kadar  estrogen  pada tikus  model  ovariektomi  akan  menurun  secara drastis 25 .
Pada  kelompok  PG,  kekuatan  mekanis tulang  mempunyai  nilai  yang  lebih  rendah  dari kelompok  kontrol.  Hal  kemungkinan  induksi  Pg akan  meningkatkan  osteoklas  yang  bertanggung jawab  untuk  proses  resoropsi  tulang.  Penelitian Ermawati  dkk  (2019)  menunjukkan  bahwa  terjadi peningkatkan jumlah sel osteoklas dan menurunkan  jumlah  sel  osteoblas  pada  tulang alveolar  tikus  Wistar  ( Rattus  norvegicus )  yang diinduksi LPS Pg 26 . LPS yang dihasilkan Pg akan merangsang pembentukan osteoklas dan menyebabkan  terjadinya  resorpsi  tulang  dengan menstimulasi Receptor  Activator  of  Nuclear  factor
Kappa-B Ligand
(RANKL). Gangguan keseimbangan  proses  remodeling  tulang  tersebut dapat menyebabkan kehilangan tulang alveolar dan terjadi periodontitis 27 . Ketidakseimbangan aktivitas osteoklas  dan  osteoblast  ini  akan  mempengaruhi metabolisme  tulang  alveolar,  yaitu  menyebabkan pelepasan  kalsium,  yang  akhirnya  menurunkan kekutan  mekanis  tulang.  Kurniawati  dkk  (2015) menunjukkan kadar kalsium pada cairan krevikular gingiva  penderita  periodontitis  kronis  lebih  tinggi dari  penderita  gingivitis.  Kadar  kalsium  ini berhubungan dengan inflamasi jaringan periodontal dan resorbsi tulang alveolar 28 .
Tulang  mandibula  dan  femur  merupakan salah satu tulang kortikal yang hampir setiap waktu selalu mendapatkan beban, baik secara fungsional maupun trauma patologis. Guna mempertahankan kekakuan, tingkat elastisitas dan ketahanan tulang pada  saat  menerima  beban,  tulang  melakukan proses  remodeling  tulang.  Akan  tetapi,  banyak faktor  yang  mempengaruhi  proses  remodeling tulang,  sehingga  dalam  prosesnya  tidak  dapat berjalan  secara  seimbang  antara  proses  resorpsi
dan  aposisi,  salah  satunya  adalah  perubahan hormonal. 22,29
Perubahan  hormonal  ini  sering  terjadi  pada wanita, terutama perubahan hormon pertumbuhan dan  seks.  Kedua  hormon  ini  terlibat dalam  proses pertumbuhan,  perkembangan  dan  remodeling tulang  mulai  intra  uterin  sampai  individu  menua. Disfungsi ovarium merupakan kondisi pada wanita dimana  tidak  hanya  terjadi  penurunan  fungsi ovarium,  tetapi  juga  terjadi  perubahan  hormon pertumbuhan  dan  seks,  seperti  paratiroid,  tiroid, hormon stimulasi folikel, estrogen dan progesteron. Apabila  perubahan  hormon  ini  terjadi  secara patologis akan memicu terjadinya early menopause dan penuaan dini. 16,22
Estrogen merupakan hormon yang berperan penting dalam proses remodeling tulang. Estrogen diketahui  mengendalikan  diferensiasi  osteoklas dengan  cara  menghambat  interaksi  antara  RANK dan  RANKL.  Estrogen  pun  dapat  menghambat produksi IL-6, IL-1 dan atau TNF- α, IL-11, IL-7, dan TGF-ß  yang  juga  penting  dalam  diferensiasi osteoklas 30 .  Pada  fase  menopause,  penurunan jumlah  estrogen  akan  menyebabkan  peningkatan aktifitas  osteoklas  yang  mengakibatkan  terjadinya resorbsi tulang 25 . Gangguan keseimbangan dalam resorpsi  dan  formasi  tulang  akan  mempengaruhi densitas  tulang  dan  memengaruhi  kekuatan tulang. 31,32
Pada  tulang,  kondisi  penurunan  kadar estrogen akan menyebabkan perubahan komposisi matriks organik dan anroganik tulang. Pada matriks organik,  tulang  kortikal  yang  mengalami  penuaan akan terjadi perubahan orientasi serat kolagen dan penurunan  kandungan  kolagen  intrinsik  akibat adanya denaturasi matriks kolagen tulang. Perubahan-perubahan  ini  akan  menyebabkan penurunan  kualitas,  kekuatan  dan  kekerasan tulang. 32 Sedangkan  pada  matrik  anorganik, penuaan  pada  tulang  kortikal  dan  perubahan
hormonal  akan  menyebabkan  gangguan  proses mineralisasi  tulang,  dimana  deposisi  mineral  lebih banyak mineral fosfor daripada kalsium. Kondisi ini menyebabkan pengapuran, peningkatan porositas, penurunan  sifat  biomekanik  tulang.  Selain  itu, perubahan  hormonal  juga  menyebabkan  aktivitas osteoklas  meningkat,  sehingga  proses  resorbsi tulang  lebih  tinggi  dari  pada  aposisi.  Hal  ini  akan mengakibatkan penurunan densitas mineral tulang dan meningkatkan porositas tulang. 17
Akibat  penurunan  densitas  mineral  dan peningkatan  porositas,  kerapatan  tulang  akan berkurang.  Hal  ini  akan  mempengaruhi  perilaku biomekanis  tulang.  Pengaruh  porositas  dan kerapatan  terhadap  perilaku  biomekanis  sangat tergantung  pada  lokasi  dan  besar  pembebanan. Kerapatan  menentukan  kekuatan,  kekakuan,  dan ketahanan  terhadap  beban  yang  menyebabkan deformitas.  Beban yang  mengenai tulang awalnya akan  menyebabkan  deformita  bentuk  (bentuk melengkung), kemudian terjadi micro-cracking, dan akhirnya  patah. Micro-cracking dan  patah  tulang terjadi  oleh  karena  tulang  sudah  tidak  dapat menahan  beban  yang  mengenainya  atau  beban lebih besar dari kekuatan tulang tersebut. 33

## KESIMPULAN
Disfungsi  ovarium  akibat  ovariektomi  infeksi Porphyromonas gingivalis mempengaruhi kekuatan mekanis  tulang  mandibula  dan  femur,  walaupun induksi bakteri Pg bersifat memperparah kerusakan tulang  secara  sistemik  dan  tidak  secara  langsung mempengaruhi metabolisme tulang secara sistemik.  Penelitian  ini  masih  membutuhkan penelitian  lebih  lanjut  mengenai  hubungan  kadar estrogen terhadap densitas tulang, aktivitas sel-sel tulang  dan  profil  mikrostruktur  tulang  pada  model disfungsi ovarium akibat infeksi Pg.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Terima kasih kami sampaikan kepada Rektor Universitas  Jember  dan  Ketua  LP2M  Universitas Jember yang telah mendanai penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA 1. Yoo DK, Lee S ho. Effect of
Lipopolysaccharide  (  LPS  )  Exposure  on  the
Reproductive  Organs  of  Immature  Female Rats. Dev Reprod [Internet]. 2016;20(2):113 – 21. Available from: http://dx.doi.org/10.12717/DR.2016.20.2.113 2. Agrawal  V,  Jaiswal  MK,  Kumar  Y.  LPS- induced  implantation  failure:  One  of  the causes  of  female  infertility.  Med  J  Obs Gynecol. 2013;1(3):1 –5.
3. Magata  F,  Horiiuchi  M,  Miyamoto  A,  Shimizu T.  Lipopolysaccharide  (LPS)  Inhibits  Steroid Production  in  Theca  Cells  of  Bovine  Follicles In  Vitro:  Distinct  Effect  of  LPS  on  Theca  Cell
Function in Pre- and Post-selection Follicles. J Reprod  Dev  [Internet].  2014;60(4):280 –7. Available from: http://jlc.jst.go.jp/DN/JST.JSTAGE/jrd/2013- 124?lang=en&from=CrossRef&type=abstract
4. Shimizu T, Watanabe K, Anayama N, Miyazaki K.  Effect  of  lipopolysaccharide  on  circadian clock genes Per2 and Bmal1 in mouse ovary. J Physiol Sci. 2017;67(5):623 –8.
5. Markou E, Boura E, Tsalikis L, Deligianidis A, Konstantinidis  A.  The  influence  of  sex hormones  on  proinflammatory  cytokines  in gingiva of periodontally healthy premenopausal  women.  J  Periodontal  Res. 2011;46(5):528 –32.
6. Kara  A,  Akman  S,  Ozkanlar  S,  Tozoglu  U, Kalkan  Y,  Canakci  CF,  et  al.  Immune modulatory and antioxidant effects of melatonin in experimental periodontitis in rats. Free Radic Biol Med [Internet]. 2013;55:21 –6. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.freeradbiomed.201 2.11.002 7.
Wulan  A,  Dharmayanti  S,  Kusumawardani  B. Deoxypyridinoline  and  mineral  levels  in gingival  crevicular  fluid  as  disorder  indicators of  menopausal  women  with  periodontal disease.  Dent  J  (Majalah  Kedokt  Gigi). 2017;50(32):131 –7.
8. Jiang  X,  Zhao  J,  Wang  S,  Sun  X,  Zhang  X, Chen  J,  et  al.  Mandibular  repair  in  rats  with premineralized  silk  scaffolds  and  BMP-2- modified  bMSCs.  Biomaterials  [Internet]. 2009;30(27):4522 –32. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.0 5.021
9. Yan X, Ye TW. Early molecular responses of bone  to  estrogen  deficiency  induced  by ovariectomy  in  rats.  Int  J  Clin  Exp  Med [Internet].  2015;8(4):5470 –5477.  Available
from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PM
C4483909/
10. Ichimaru  R,  Tominari  T,  Yoshinouchi  S, Matsumoto  C,  Watanabe  K,  Hirata  M,  et  al.
Raloxifene  reduces  the  risk  of  local  alveolar bone  destruction  in  a  mouse  model  of periodontitis combined with systemic postmenopausal  osteoporosis.  Arch  Oral  Biol [Internet].  2018;85(September  2017):98 –103. Available from: https://doi.org/10.1016/j.archoralbio.2017.09.0 17
11. Mizoguchi I, Toriya N, Nakao Y. Growth of the mandible  and  biological  characteristics  of  the mandibular  condylar  cartilage.  Jpn  Dent  Sci Rev  [Internet].  2013;49(4):139 –50.  Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.jdsr.2013.07.004
12. Kusumawardani  B,  Arina  Y.  Perkembangan
Plasenta dan Pertumbuhan Janin pada Tikus Hamil yang Diinfeksi Porphyromonas Gingivalis  Placental  Development  and  Fetal Growth  in  Porphyromonas  Gingivalis-Infected Pregnant Rats Introduction adhere and invade have  been  strongly  of  this  organi.  Idj. 2014;3(1):22 –9. 13. Dharmayanti AWS, Ermawati T.
Lipopolysaccharide  (LPS)  of  Porphyromonas gingivalis  Induces  Ovarian  Failure  in  Animal Model (In Vivo Study). 2018.
14. Rho  JY,  Kuhn-Spearing  L,  Zioupos  P. Mechanical  properties  and  the  hierarchical structure of bone. Med Eng Phys. 1998;20(2):92 –102.
15. Sroga GE, Deepak Vashishth. Effects of bone matrix  proteins  on  fracture  and  fragility  in osteoporosis. Curr Osteoporos Rep.
2012;10(2):141 –50.
16. Popat  VB,  Calis  KA,  Kalantaridou  SN, Vanderhoof  VH,  Koziol  D,  Troendle  JF,  et  al. Bone  mineral  density  in  young  women  with primary  ovarian  insufficiency:  Results  of  a three-year  randomized  controlled  trial  of physiological transdermal estradiol and testosterone  replacement.  J  Clin  Endocrinol Metab. 2014;99(9):3418 –26.
17. Fonseca  H,  Moreira-Gonçalves  D,  Amado  F, Esteves  JL,  Duarte  JA.  Skeletal  deterioration following ovarian failure: can some features be a  direct  consequence  of  estrogen  loss  while others are more related to physical inactivity? J Bone Miner Metab [Internet]. 2015;33(6):605 –14. Available from:
http://dx.doi.org/10.1007/s00774-014-0626-2
18. Li JY, Tawfeek H, Bedi B, Yang X, Adams J, Gao  KY,  et  al.  Ovariectomy  disregulates osteoblast  and  osteoclast  formation  through the  T-cell  receptor  CD40  ligand.  Proc  Natl Acad  Sci  U  S  A  [Internet].  2011;108(2):768 – 73. Available from: http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerend er.fcgi?artid=3021053&tool=pmcentrez&rend

## 129 THE EFFECT OF PORPHYROMONAS GINGIVALIS INFECTION ON MENOPAUSE TO THE MECHANICAL STRENGTH OF THE MANDIBLE AND FEMUR
ertype=abstract
19. Zhang Y, Li Y, Gao Q, Shao B, Xiao J, Zhou H, et  al.  The  variation  of  cancellous  bones  at lumbar  vertebra,  femoral  neck,  mandibular angle  and  rib  in  ovariectomized  sheep.  Arch Oral Biol [Internet]. 2014;59(7):663 –9. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.archoralbio.2014.03 .013 20. Lee DJ, Wu L, Shimono M, Piao Z, Green DW, Lee  JM,  et  al.  Differential  mechanism  of periodontitis  progression  in  postmenopause. Front Physiol. 2018;9(AUG):1 –9.
21. Osterhoffa  G,  Morganb  EF,  Shefelbinec  SJ, Karimd  L,  McNamarae  LM,  Augat  P.  Bone mechanical  properties  and  changes  with osteoporosis. Injury. 2016;47(suppl 2):S1 –20. 22. Stagi S, Cavalli L, Iurato C, Seminara S, Brandi ML, de Martino M. Bone metabolism in children and  adolescents:  main  characteristics  of  the determinants  of  peak  bone  mass.  Clin  cases
Miner bone Metab [Internet]. 2013;10(3):172 – 9. Available from: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2455492 6%5Cnhttp://www.pubmedcentral.nih.gov/arti clerender.fcgi?artid=PMC3917578
23. Emily M. Stein, Kepley A, Walker M, Nickolas TL,  Nishiyama  K,  Zhou  B,  et  al.  Skeletal Structure  in  Postmenopausal  Women  with Osteopenia and Fractures is Characterized by Abnormal  Trabecular  Plates  and  Cortical Thinning.  J  Bone  Min  Res. 2014;29(5):1101 –
9.
24. Koszuta  P,  Grafka  A,  Koszuta  A,  Łopucki  M, Szymańska  J.  Effects  of  selected  factors  on the  osseointegration  of  dental  implants.  Prz Menopauzalny. 2015;14(3):184 –7.
25. Al-Sabbagh  JK,  Razzaq  MSA,  Abd-Al-Rudha MM.  Estrogen-degrading  bacteria  in  women with premature ovarian failure. J Contemp Med Sci. 2016;2(7):77 –82.
26. Ermawati  T,  Gandini  Abdi  Nagari  DFI, Praharani D, Sari DS. Effect of lipopolysaccharide induction of
Porphyromonas  gingivalis  on  osteoclast  and osteoblast  cell  number  of  wistar  rats’  (Rattus norvegicus)  alveolar  bone.  Int  J  Appl  Pharm. 2019;11(Special Issue 4):64 –7.
27. Kukolj  T,  Trivanović  D,  Djordjević  IO, Mojsilović  S,  Krstić  J,  Obradović  H,  et  al.
Lipopolysaccharide  can  modify  differentiation
and immunomodulatory potential of periodontal  ligament  stem  cells  via  ERK1,2 signaling. J Cell Physiol. 2018;233(1):447 –62. 28. Kurniawati  I,  Pujiastuti  P,  Dharmayanti  AWS. Kadar  kalsium  (Ca)  dalam  cairan  krevikular gingiva  pada  penderita  periodontitis  kronis. ODONTO  Dent J. 2015;2(2):8 –13.
29. Mercuri  LG.  Temporomandibular  JointTotal Joint Replacement-TMJ TJR:A
comprehensive  reference  for  researchers, materials  scientist,  and  surgeons  [Internet]. Mercuri  LG,  editor.  Switzerland:  Springer International  Publishing;  2016.  1 –299  p.
Available
from:
https://books.google.co.id/books?id=lKUvCw
AAQBAJ&pg=PA14&lpg=PA14&dq=external+ and+internal+force+in+jaw&source=bl&ots=6 go3GL25oV&sig=ACfU3U3u302x7BYCqOGA 1iD_NbApdD8FRA&hl=en&sa=X&ved=2ahU KEwjOyJDzubrpAhVYSX0KHdfFCA8Q6AEw EnoECAwQAQ#v=onepage&q=external and
30. Sihombing M, Tuminah S. Hubungan komponen  sindrom  metabolik  dengan  risiko diabetes  melitus  tipe  2  di  lima  kelurahan Kecamatan Bogor Tengah. Media Litbangkes. 2015;25(4):219 –26.
31. Yeh PS, Lee YW, Chang WH, Wang W, Wang JL,  Liu  SH,  et  al.  Biomechanical  and tomographic differences in the microarchitecture  and  strength  of  trabecular and  cortical  bone  in  the  early  stage  of  male osteoporosis. PLoS One. 2019;14(8):1 –17. 32. Cheung AM, Frame H, Ho M, Mackinnon ES,
Brown JP. Bone strength and management of postmenopausal fracture
risk with antiresorptive  therapies:  Considerations  for women’s  health  practice.  Int  J  Womens Health. 2016;8:537 –47.
33. Min Wang, Laurencin C, Yu X. Encyclopedia of Biomedical  Engineering  [Internet].  Roger Narayan,  editor.  Amsterdam,  Netherland: elvesier;  2019.  707  p.  Available  from: https://books.google.co.id/books?id=ZORyDw AAQBAJ&pg=RA1-PA29&lpg=RA1- PA29&dq=cortical+bone+BMD+mechanical+c ollagen+orientation+anisotropic+3+point+ben ding+4+bending&source=bl&ots=hfOfmMgGq C&sig=ACfU3U3mrVSWjvUnLZMhRTg8Bm- vFAVjTw&hl=en&sa=X&ved=2ahUKEwjMja